地热能简介完

地热能刘川罗晓威

地热

地热起源于地球的熔融岩浆加热作用和放射性物质的衰变。

在地球内部，放射性物质自发进行热核反应，产生非常高的温度。火山喷发、温泉和喷泉等是地热的传播方式。

火山

温泉喷泉地热能的形成原理

地热能是来自地球深处的可

再生性热能，它起于地球的

熔融岩浆和放射性物质的衰

变。地下水的深处循环和来

自极深处的岩浆侵入到地壳

后，把热量从地下深处带至

近表层。其储量比目前人们

所利用能量的总量多很多，

大部分集中分布在构造板块

边缘一带，该区域也是火山

和地震多发区。

地热能的种类地热能是存于地球内部的热量，按其属性可以分为4种类型。（1）水热型即地球浅处（地下400~4500m），所见到的热水或水热蒸汽。（2）地压地热能即在某些大型沉积（或含油气）盆地深处（3~6Kg）存在着的高温高压流体，其中含有大量甲烷气体。（3）干热岩地热能是特殊地质条件造成高温但少水甚至无水的干热岩体，需用人工注水的办法才能将其热能取出。（4）岩浆热能即储存在高温（700~1200）熔融岩浆体中的巨大热能，但如何开发利用人处于探索阶段。根据开发利用目的，又可以将热水型地热能分为高温（150）及中低温（中温90~150；低温90℃）水资源。地热能资源主要有两种：地下蒸汽或热水；地下干热岩体。前者主要用于地热发电，而后者主要用于地热直接利用（供暖，制冷，工农业用热和旅游疗养等）地热能分布环太平洋地热带世界最大的太平洋板块美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界，即从美国的阿拉斯加、加利福尼亚到墨西哥、智利，从新西兰、印度尼西亚、菲律宾到中国沿海和日本

。地中海、喜马拉雅地热带欧亚板块与非洲、印度板块的碰撞边界，从意大利直至中国的滇藏。

大西洋中脊地热带

大西洋板块的开裂部位，包括冰岛和亚速尔群岛的一些地热田。红海、亚丁湾、东非大裂谷地热带包括肯尼亚、乌干达、扎伊尔、埃塞俄比亚、吉布提等国的地热田。

其他地热区地热能分布图（1）环太平洋地热带（2）地中海一喜马拉雅地热带（3）大西洋中脊地热带（4）红海一亚丁湾一东非裂谷地热带高温地热资源分布地热能利用的历史

古人对地热的利用

人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源並进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。

1904年意大利的皮也罗·吉诺尼·康蒂王子在拉德雷罗首次把天然的地热蒸气用于发电。1958年新西兰的北岛开始用地热源发电。1960年，美国加州的喷泉热田开始发电。1990年安装的发电能力达到6000MW，直接利用地热资源的总量相当于4.1Mt油当量。20世纪90年代中期，以色列奥玛特（Ormat）公司把上述地热蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为一，设计出一个新的被命名为联合循环地热发电系统，该机组已经在世界一些国家安装运行，效果很好。

1966年日本在松川建成的第一座商用地热电站，功率2万千瓦。地热能的利用地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类，而对于不同温度的地热流体可能利用的范围如下：1、200～400℃直接发电及综合利用；2、150～200℃双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工；3、100～150℃双循环发电，供暖，制冷，工业干燥，脱水加工，回收盐类，罐头食品；4、50～100℃供暖，温室，家庭用热水，工业干燥；5、20～50℃沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。一、直接利用地热能地直接利用方式主要有采暖、干燥、工业、农林牧副渔、医疗、旅游、及日常生活。

采暖泡温泉是一种很好的调养、放松身体的方法，是地热能在医疗方面的应用。

地热能形成的优美自然风光是旅游业的一部分。二、地热发电地热发电是地热利用的最重要方式。高温地热流体应首先应用于发电。地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。地热发电的过程，就是把地下热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。要利用地下热能，首先需要有“载热体”把地下的热能带到地面上来。目前能够被地热电站利用的载热体，主要是地下的天然蒸汽和热水。按照载热体类型、温度、压力和其它特性的不同，可把地热发电的方式划分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类。蒸汽型地热发电蒸汽型地热发电是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电，但在引入发电机组前应把蒸汽中所含的岩屑和水滴分离出去。这种发电方式最为简单，但干蒸汽地热资源十分有限，且多存于较深的地层，开采技术难度大，故发展受到限制。主要有背压式和凝汽式两种发电系统。

热水型地热发电

热水型地热发电是地热发电的主要方式。目前热水型地热电站有两种循环系统：a、闪蒸系统。当高压热水从热水井中抽至地面，于压力降低部分热水会沸腾并“闪蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽轮机做功；而分离后的热水可继续利用后排出，当然最好是再回注人地层。b、双循环系统。地热水首先流经热交换器，将地热能传给另一种低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸汽。蒸汽进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器而完成发电循环。地热水则从热交换器回注人地层。闪蒸法地热发电

双循环式地热发电一些设备一些地热电站地热能利用的优点（1）储量很丰富，约有相当于4948万亿吨（t）标准煤的量（2）再生能源（3）运转成本低（4）能源供应稳定（5）产量适合开发（6）地热厂建造周期短且容易地热能利用的不足（1）建设初期成本高（2）环境负荷大（3）热效率低，共有30%的地热能用来推动涡轮发电机。（4）一些有毒气体(如硫、硼)会随着热气，而喷入空气中，造成空气污染（5）钻井技术的制约（6）地热水的腐蚀和结垢等地热能利用现状目前，许多地热资源丰富且开发利用好的国家，如美国、日本、意大利、冰岛等，地热能在整个国民经济中已起到一定作用。近年来，我国地热开发呈快速增长态势。

各种利用方式的比例

全球地热发电累计装置容量2010年各国地热发电累计装置分布当今几个国家的地热能

1.美国：2008：1050万美元，2009：3000万美元，2010：4950万美元。

2.印尼：探明储量2700万千瓦（占全球总储40％）缺乏资金，利用有限，但前景可观。

3.葡萄牙：改良地热发电方法。20年内国内大部分地区的电力供应将来自地热发电。

3.澳大利亚：干热岩（HDR）新技术